2D layered perovskites have emerged as potential alternates to traditional 3D analogs to solve the stability issue of perovskite solar cells (PSCs). However, van der Waals gaps in reported Ruddlesden-Popper (RP) phase 2D perovskites with monoammonium cations provide weak interactions between layers, potentially destabilizing the layered perovskite structure and thus the device. Here we eradicate such gaps by incorporating diammonium cations into MAPbI3, developing a series of Dion-Jacobson phase 2D perovskites that afford a cell efficiency of 13.3% with ultrahigh device stability. Unencapsulated devices retain over 95% efficiency upon exposure to various harsh stresses including ambient air (40%–70% relative humidity [RH]) for 4,000 hr, damp heat (85°C and 85% RH) for 168 hr, and continuous light illumination for 3,000 hr. The improved device stability over the RP counterpart is attributed to alternating hydrogen bonding interactions between diammonium cations and inorganic slabs, strengthening the 2D layered perovskite structure.

The integrated architecture enables the Ta₃N₅photoanode to approach the theoretical photocurrent limit for solar water splitting.

It has been anticipated that learning from nature photosynthesis is a rational and effective way to develop artificial photosynthesis system, but it is still a great challenge. Here, we assembled a photoelectrocatalytic system by mimicking the functions of photosystem II (PSII) with BiVO4 semiconductor as a light harvester protected by a layered double hydroxide (NiFeLDH) as a hole storage layer, a partially oxidized graphene (pGO) as biomimetic tyrosine for charge transfer, and molecular Co cubane as oxygen evolution complex. The integrated system exhibited an unprecedentedly low onset potential (0.17 V) and a high photocurrent (4.45 mA cm–2), with a 2.0% solar to hydrogen efficiency. Spectroscopic studies revealed that this photoelectrocatalytic system exhibited superiority in charge separation and transfer by benefiting from mimicking the key functions of PSII. The success of the biomimetic strategy opened up new ways for the rational design and assembly of artificial photosynthesis systems for efficient solar-to-fuel conversion.

Loose nanofiltration (LNF) membranes show applications in various fields such as the separation of dyes and salts. The development of LNF membranes with high permeability and high dye/salt selectivity has received great attention in recent years. In this study, inorganic graphitic carbon nitride (g-C3N4) nanofibers modified with polyethyleneimine (PEI) were cross-linked by glutaraldehyde to fabricate a novel LNF membrane on polyethersulfone (PES) microfiltration membrane. Owing to the great hydrophilicity, electro-positivity, and unique structure, the composite membrane exhibits excellent Congo red (CR)/NaCl selectivity of 301.8 with water permeance as high as 162.7 L m−2 h−1 bar−1. Moreover, the cross-linked inorganic separation layer enables the membranes with excellent alkali and temperature resistance. After being immersed in an acidic solution (pH = 1) or an alkaline solution (pH = 13) for 48 h, the rejection to CR does not significantly decrease. Furthermore, the nanofiltration membrane maintains structural stability without obvious decline in CR rejections over the temperature range of 25 ∼ 95 °C, demonstrating the potential in high temperature separation. The present work will open up an avenue for designing and fabricating high-performance nanofiltration membranes.